以问题为导向的中学化学教学设计——以“甲烷”的教学为例

李绍仙，夏文鑫，邓年伟，赵 焱，王宇飞

(云南师范大学，云南 昆明 650500)

高中阶段的学生对于化学的学习是基于引导和进阶基础的，以生活化情境问题融入学科，引起学生的学习兴趣。在实际的教学过程中，教师应以提出问题入手，合理创设相关教学疑问，以情境、设疑、探究、解答，达到对课堂的高度把握，将知识结构化、模块化的展示在学生面前，培养学生的探究能力，实现高效的课堂教学目的，为学生展示一堂多姿多彩的化学课。

1 以问题为导向的内涵和意义

1.1 问题导向式学习

问题导向式学习(Problem Based Learning，PBL)是由Barrows 教授最先提出的，一种以问题为中心的的教学方法，简称PBL[1]。以学生为中心，教师引导，通过自主研究、独立思考和小组讨论来解决情境问题。开展研究合作、创新、解决问题的意识和能力。问题导向的化学探究性学习有六个要素: 真实的情境、问题的挖掘、探究的体验、思维的激发、解决的模式、类比中致用。问题导向的基本流程为：情境问题-分析问题-解决问题-得出结论-迁移应用[2]。对学生来说，问题的难度要求适中，易于理解，符合他们的心理年龄特征和知识逻辑顺序；问题的设计要使学生易于接受，具有一定的探究性，增强他们探究问题的好奇心。

1.2 问题设计原则

在进行问题设计过程中，恰当的问题设置才能让学生积极主动的学习，问题的设计要有深度、梯度和广度，同时，注意问题的引导性、启发性和探究性。所以，在设定问题时要考虑以下因素：

1)学生能通过问题，更好的理解和掌握知识，达到学有所用、学以致用，进而培养学生的兴趣。2)问题要具有逻辑性和层次性。考虑到学生的认知发展顺序、心理发展顺序和知识的逻辑顺序，循序渐进；所设置的问题难度适中，尽可能的给学生思考的空间，做到让学生“跳一跳才能摘到桃子”，切忌“一口吃掉大胖子”的做法。3)问题要能联系生活实际，开放思维，达到对创新思维能力的锻炼。

1.3 以问题为导向的意义

问题是促进学习兴趣发展，以及引导教学进行的好帮手。在高中化学教学中，教师要主动进行问题教学，以“问题链”作为思维载体，引导学生进行思维的深入，将问题置于真实的情境之中，以解决生活中实际存在的问题[3]。近年来的高考中，越来越注重化学与实际生活的联系。基于问题情境的学习，有利于学生关注绿色化学和环境保护，促进社会的可持续发展，使化学充斥在生活的方方面面。在新课程标准的指导下，提升学生的自主建构能力，对学习有机化学有一定的空间想象能力，尤其在对有机物结构的认识过程中，能有效的提高学生的结构化水平。甲烷的应用和我们的生活息息相关，在学习化学的过程中创设有质量的问题情境，有助于培养学生解决问题的能力，利于学生主动学习意识的激发、化学思维的锻炼和化学知识应用能力的提升。

2 教学设计的思路

以问题为导向的教学设计，力求设计出有关键立意、多姿多彩的教学活动，同时，在教学过程中对学生的知识接受程度进行诊断，学生能在本节课中学到的知识和掌握的层次进行细化区分。学习有机化学，首先要学习“甲烷”，既是基础，也起着承上启下的作用。同时，在教学中还要渗透结构决定性质的理念，搭建甲烷的立体模型；基于结构及其变化，建立认知模型；运用模型来揭示结构的特点，促使学生在有机化学学习的过程中建立信心，对有机结构和性质的学习思路和方法有一定的把握。如图1。

图1 甲烷教学设计示意图

3 教学设计

3.1 教材分析

烷烃是高中阶段学生接触有机物的起点，本节是人教版高中化学必修第二册第七章有机化合物第一节认识有机化合物第二课时的内容，新课标要求通过对典型有机物的学习来认识碳原子的成键特点和官能团的性质。认识有机物分子结构的重要性，要求学生知道有机化合物存在同分异构现象，同时对有机物和无机物进行明显的区分。初中阶段，学生对于有机化合物只有粗略认识，包括一些有机物的概念以及一些有机合成材料的应用；高中阶段的学生接触有机物学习前，预备知识几乎是空白的。因此，在本节课的学习中，促使学生了解研究有机物的一般思想和方法是很重要的，对教师的要求也很高，同时对培养学生的化学核心素养也有一定的帮助。

3.2 学情分析

有机物的种类繁多，学生只有初中阶段知识的储备，对有机化合物的学习略显吃力，同时，在本阶段学生的思维能力要有一定的提升，对有机物的结构和模型要有微观辨识能力。现阶段的学生还不能从分子结构的角度去学习和认识甲烷的性质。在学习有机化合物的第一堂课时，学生们还学习了有机化合物中碳原子的成键特点，基于一定的模型建构和理论认识，为接下来的学习奠定了基础。但是，针对有机物性质的学习是以结构为出发点的。甲烷的取代反应是本节课学习的重点内容，断键方式和成键原理对于学生的接受程度来说是相对较困难的。因此，教师在教学过程中更应该关注学生的模型建构和理解层次。

3.3 教学目标

1)通过书写甲烷的电子形式，我们可以从微观的角度捕捉甲烷的四面体结构和碳原子的结合特征。2)通过设计实验、测试和建立模型，建立了“宏观、微观、符号”的三重表征，以识别和理解甲烷的结构和性质，诊断和发展学生对结构决定性质的理解，并发展学习有机化合物的结构化思维。3)培养具有化学意识的学生思维，了解有机物的结构、性质、应用及相互关系，特别是官能团与有机物性质的关系，能够识别其主要用途并加以合理利用，具有重要的化学科学价值。4)发现和提出有探究价值的问题，对信息进行加工，连接不同的知识片段，使学生能够应用和迁移，培养学生独立思考的能力和创新精神。5)通过分析甲烷的开发利用等社会热点问题，能从不同的角度分析化学与环境、生态等实际问题，增强社会责任感，培养学生的社会意识和情感态度价值观。

3.4 教学重难点

1)教学重点：从甲烷的结构来学习甲烷的性质。

2)教学难点：甲烷发生取代反应的反应历程和原理。

3.5 教学过程

“甲烷”的教学过程如表1所示。

表1 “甲烷”的教学过程

4 板书设计

板书设计如图2所示。

图2 板书设计示意图

甲烷

1)甲烷的存在及用途

2)甲烷的结构：正四面体结构

3)甲烷的物理性质

甲烷气体极难溶于水，密度比空气小，无色无味。

4)甲烷的化学性质

①可燃性——氧化反应

甲烷一般不与强碱、强酸、酸性高锰酸钾溶液反应。

②取代反应

5 小结

以问题为导向的学习方式，引起学生的思考和积极性:通过联系生活实际而获得生动的认识过程，达到对个人的知识体系的建构。甲烷的存在及应用、立体构型、物理和化学性质都体现了问题引导的作用。其中，甲烷的取代反应是性质中较为重要的一点，在实验研究和反应过程的模拟中，学生在对结构模型的搭建和动手操作实验，观察现象，形成宏观到微观的思路深化。本课着重培养学生以问题为中心进行学习的过程，通过问题链的形成，逐步深化、过渡，配合着教学课件，从宏观和微观的结构化水平达到对学生的有机化学学习思维的锻炼，同时关注学生的主动性，不仅要注重结果，更加注重学习过程中学生的理解层次和掌握的知识能力水平。